智能座艙智駕產(chǎn)品設(shè)計 – 脫手告警功能
隨著自動駕駛技術(shù)的不斷進步,脫手告警功能(HOD)成為確保駕駛安全的重要輔助系統(tǒng)。本文深入探討了HOD的設(shè)計原理、行業(yè)應用以及如何根據(jù)用戶需求優(yōu)化該功能,旨在為讀者提供全面的脫手告警解決方案和設(shè)計思路。
一、項目背景:
在汽車行業(yè)中,“自動駕駛”還未完全達到L3級別的情況下,主要還是以人為第一主導,車輛輔助人來駕駛;在這個過程中駕駛員還是為主要責任人,所以,在目前市面上所有的智能駕駛產(chǎn)品時,車輛會對駕駛員進行一定的檢測,一旦判定有危險駕駛的風險,系統(tǒng)會及時提醒駕駛員進行接管。
根據(jù)法規(guī)標準 – ISO 21717(智能交通系統(tǒng)-部分自動車道內(nèi)駕駛系統(tǒng)(PADS)規(guī)定,PADS應能夠識別駕駛員原則上是否能夠接管車輛控制,以及駕駛員是否能夠監(jiān)督系統(tǒng)行為,例如:脫手告警、駕駛員檢測或其他方式;如果監(jiān)測到駕駛員沒有接管能力或者監(jiān)督能力,系統(tǒng)應通知駕駛員,若駕駛員在適當時間內(nèi)沒有對信息作出反應,需要執(zhí)行功能降級或突出或關(guān)閉(脫手懲罰)
目前最常見的監(jiān)管機制就是“脫手告警”以及“DMS駕駛員疲勞監(jiān)測”;
今天聊一聊如何設(shè)計脫手告警功能 HOD 也就是 Hands off detection
1. 功能定位以及實現(xiàn)原理
1.1. 功能的定位判斷
脫手告警是一個必要的功能,PR強需求的功能,與駕駛安全強相關(guān)
定義:在開啟輔助駕駛功能時,如果檢測到你的手長時間離開方向盤,系統(tǒng)就會給出接管提醒,如果繼續(xù)不接管方向盤,輔助駕駛就會退出使用并給出對應的懲罰。
1.2. 功能的實現(xiàn)方式
脫手告警是軟硬件一體的系統(tǒng)產(chǎn)品,功能的實現(xiàn)方式分為硬件和軟件的結(jié)合的方式,達到提示到用戶的效果
1.2.1. 硬件
1.2.1.1. 方向盤傳感器:檢測駕駛員是否握住方向盤
首先需要通過方向盤來驗證駕駛員是否處于安全駕駛的場景,目前市面上的主流方案有三種:
電容式感測的應用實例。(Source:艾邁斯半導體)
1.2.1.2. 座艙域控制器:提供視覺聲音提示及交互操作界面
座艙域控制器作為智能座艙的中央處理單元,負責集成和協(xié)調(diào)各種功能,包括脫手告警功能。它能夠接收來自不同傳感器和子系統(tǒng)的數(shù)據(jù),并進行處理以觸發(fā)相應的告警。
以下是系統(tǒng)構(gòu)架圖:
1.2.2. 軟件
數(shù)據(jù)處理算法:
- 傳感器數(shù)據(jù)處理軟件:用于采集并處理方向盤傳感器(握力傳感器、扭矩傳感器或電容傳感器)數(shù)據(jù),實時監(jiān)測駕駛員的手部狀態(tài)。
- 告警管理軟件:根據(jù)檢測到的脫手情況生成不同級別的告警,控制系統(tǒng)音效、視覺和觸覺警示。
- 自動駕駛控制軟件:在長時間脫手或駕駛員無響應時,接管車輛控制,實施緊急措施。
用戶界面:
- HMI(人機交互界面)軟件:在儀表盤、HUD等顯示設(shè)備上展示告警信息,并與用戶進行交互。
2. 行業(yè)情況
首先了解一下《 智能網(wǎng)聯(lián)汽車 組合駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法 第1部分:單車道行駛控制規(guī)定》的相關(guān)規(guī)定
脫手報警:車輛達到巡航車速(試驗時設(shè)置為60km/h)后若駕駛員松開方向盤,系統(tǒng)應在
一級:15s內(nèi)發(fā)出脫手提示信號(光學提示)
二級:30s內(nèi)發(fā)出脫手警告信號(光學提示+聲學警告,光學提示信號中的手部和/或方向盤應以紅色顯示,駕駛員手扶方向盤或系統(tǒng)進入非激活狀態(tài)前持續(xù)發(fā)出)
三級至退出: 聲學警告后30s內(nèi)自動進入非激活狀態(tài)(不同于上一階段的聲學警告至少 5s,或直到駕駛員再次手扶方向盤)
脫手告警(Source:知薦 | 脫手檢測在自動駕駛中的原理及應用)
隨著智能駕駛不斷進步,各車企針對自家的智能駕駛能力也會進行針對性設(shè)計設(shè)計,以問界、蔚小理為例,分別從視覺、聽覺兩個維度進行分析:
從圖表中可以看出,小鵬和蔚來的設(shè)計較為激進,允許駕駛員長時間脫手,問界和理想較為保守,以間隔20s進行提示。不過,隨著智能駕駛技術(shù)的逐步成熟,脫手時間也會相應增加,用戶體驗將進一步優(yōu)化。當真正達到L3級別時,用戶將可完全脫手,實現(xiàn)更高的自動駕駛自由度。
3. 制定產(chǎn)品目標
首先需要根據(jù)自身的智能駕駛產(chǎn)品,確定產(chǎn)品目標:
- 提高安全性:通過脫手告警功能,提醒駕駛員保持雙手握方向盤的良好駕駛習慣,減少潛在的安全風險。
- 用戶體驗友好:警告方式既明顯又不過分干擾駕駛員,保證駕駛員能在第一時間接收到提示并作出反應,而不致因警告本身而分神。
通過目標進行功能的規(guī)劃,可分為兩種:
- 基礎(chǔ)的功能:需要能夠有效提醒用戶,從而提高安全性
- 干擾物識別的提示:扭矩感應式方向盤和DMS攝像頭結(jié)合的方式,識別放置在方向盤上的干擾物,進行趣味性的安全提示
4. 從產(chǎn)品角度如何設(shè)計脫手告警
4.1. 脫手告警功能的觸發(fā)條件
- 車輛處于D檔位;
- 智駕功能開啟;
- 雙手脫離方向盤且持續(xù)一段時間:t
4.2. 功能判斷邏輯
- 監(jiān)控閾值設(shè)定:設(shè)定無手觸摸方向盤所能容忍的最長時間,如20秒。
- 持續(xù)監(jiān)控:系統(tǒng)通過感應器持續(xù)檢測方向盤上是否有手的觸摸。
- 警告觸發(fā):如果檢測到超過設(shè)定的時間閾值沒有檢測到手的觸摸,系統(tǒng)將自動發(fā)出脫手警告。
- 警告解除:一旦再次檢測到手的觸摸,警告立即解除。
4.3. 功能設(shè)計
假設(shè)監(jiān)控閾值設(shè)定為t;通過場景以及用戶期望進行細分設(shè)計:
提升用戶體驗設(shè)計
- 趣味性提示:在識別到干擾物的時候,使用有趣的語音提示,如“方向盤上發(fā)現(xiàn)一個大橘子”來減少駕駛員的反感情緒。
- 逐級提示:從輕微提示逐步升級,直到緊急警告,確保駕駛員有足夠的反應時間。
- 多重反饋:結(jié)合視覺、聽覺、觸覺的多重反饋方式,提高提示的有效性。
4.4. 脫手告警功能的設(shè)置思考
如何平衡時保守以及激進,在車輛中控屏提供脫手告警功能的設(shè)置界面新增用戶可以根據(jù)自身情況進行 新手/專家個性化的選擇,從來去提升用戶的體驗;減少行車過程中對駕駛員的打擾
5. 交互方案以及視覺形式
經(jīng)過上述分析,已經(jīng)分析了在不同場景下需要給用戶視覺提示,聽覺提示以及觸覺提示,那根據(jù)這些交互方式選取合適的交互通道,把交互策略細化出來:
例如:告警提示需要視覺+聽覺;儀表/中控/HUD等交互通道支持視覺提示,什么時候需要在儀表側(cè)展現(xiàn)以及什么時候需要在HUD展現(xiàn),這也是需要設(shè)計和團隊討論的; 以及視覺展現(xiàn)形式是怎樣,是否需要動效,渲染等,需要和設(shè)計部進行討論,在這就不過多說明了。
二、總結(jié)
駕駛安全在智能座艙設(shè)計中至關(guān)重要,脫手告警只是ADAS智能駕駛功能中的一項輔助功能,還有很多駕駛輔助功能在默默地保護著駕駛員和乘客的安全。在設(shè)計每一個產(chǎn)品功能的時候都需要優(yōu)先考慮安全性,其次是更加智能和人性化的駕駛體驗。
參考資料:
1.領(lǐng)航輔助駕駛NOA系列國標解讀之單車道行駛控制_騰訊新聞:https://new.qq.com/rain/a/20240324A01YX800
2.法規(guī)標準-ISO 21717標準解讀-CSDN博客:https://blog.csdn.net/weixin_50875614/article/details/125815342
3.知薦 | 脫手檢測在自動駕駛中的原理及應用:https://mp.weixin.qq.com/s/hs6uMkRctASmH1YrNOKFdw
4.方向盤脫手檢測原理及主流方案_離手檢測原理-CSDN博客:https://blog.csdn.net/weixin_42056745/article/details/131578979
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感謝提出一個錯誤,是條件應該是處于D當狀態(tài)下,行車狀態(tài)下